Quantitative clinical toxicological screening comparing Library ID from product ion scan MS/MS to MRM Spectrum mode ID

Význam tématu

Forenzní a klinická toxikologie kladou vysoké nároky na spolehlivou detekci a kvantifikaci širokého spektra látek v biologických matricích. Použití hmotnostní spektrometrie na triple kvadrupólech v režimu MRM (multiple reaction monitoring) je standardní metodou, která však při omezeném počtu tranzicí může vést k falešným pozitivním či negativním výsledkům. Zavedení rozšířených režimů MRM triggered product ion scan a MRM Spectrum mode umožňuje získat bohatší fragmentační spektra a zvýšit jistotu identifikace bez kompromisů v kvantifikaci.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo porovnat tři přístupy k analýze toxikologických vzorků:

• Konvenční MRM s dvěma tranzicemi na analyzovanou látku
• MRM triggered product ion scan – spouštěné generování produktových spekter
• MRM Spectrum mode – více tranzicí pro každou sloučeninu s vytvářením referenčního MRM spektra

Testovány byly dvě panelové směsi: 35 benzodiazepinů a 44 CAO sloučenin (kokain, antipsychotika, amfetaminy, opiáty). Analýza proběhla na vzorcích lidské krve připravených metodou QuEChERS a porovnávala kvantitativní parametry i identifikační jistotu.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky byly extrahovány postupem QuEChERS za přítomnosti stabilních izotopových interních standardů. Chromatografie:

• UHPLC systém Nexera LC
• Kolona Restek Raptor Biphenyl 100×2,1 mm, 2,7 µm, 50 °C
• Gradient z vody s HCOONH4 a formickou kyselinou do methanolu s aditivy
• Průtok 0,3 mL/min, objem injekce 5 µL

Hmotnostní spektrometrie:

• Shimadzu LCMS-8060 s ESI ionizací
• Rychlost skenování 15 000 u/s, doba přepínání polarity 5 ms
• Doba Dwell 2 ms, pauza 3 ms, teploty rozhraní/bloku 300/400 °C
• Suchý/rozprašovací plyn 10 L/min, nebulizační plyn 3 L/min
• CID plyn 250 kPa, napětí 4 kV

Pro režim MRM Spectrum mode byla sestavena knihovna >1200 spekter s optimalizovanými tranzicemi a kolizními energiemi.

Hlavní výsledky a diskuse

Oba rozšířené režimy (MRM Spectrum mode i MRM triggered product ion scan) prokázaly:

• Komparabilní kvantitativní výsledky s konvenčním 2 MRM (R²>0,99, přesnost 85–115 %, precize <10 % RSD)
• Bohaté fragmentační spektrum umožňující library searching s vysokou hodnotou podobnosti (SI > 90)
• Vyšší specifitu a nižší riziko falešných výsledků díky sledování až desítek tranzicí dle struktury analyzovaných látek

Příklad morfinu: klasická MRM využívá 2 tranzice, MRM Spectrum mode až 13 fragmentů s velmi silnými signály a vysokou kvalitou library match.

Přínosy a praktické využití metody

Nové režimy umožňují spojit robustní kvantifikaci s jasnou identifikací založenou na referenčních spektrech. To je významné zejména v případech, kdy jsou konvenční iontové poměry mimo toleranci nebo koncentrace blízko mezím detekce. Použití jediné chromatografie a univerzální metody zjednodušuje workflow v klinických a forenzních laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry rozvoje:

• Rozšíření knihoven na tisíce sloučenin včetně metabolitů
• Automatizované vyhodnocení s využitím umělé inteligence a strojového učení
• Adaptace na různé matrice (moč, vlasy, tkáně) a mobilní platformy pro polní analýzy
• Integrace s vysokorychlostními separacemi (uhplc, ion mobility)

Závěr

Použití MRM Spectrum mode a MRM triggered product ion scan na triple kvadrupólech poskytuje významné zlepšení v identifikaci a současně zachovává vysokou kvalitu kvantifikace. Metody nabízí vyšší jistotu výsledků, rozšířenou datovou hustotu a nové příležitosti pro screening i potvrdivé analýzy v toxikologii.

Reference

Text neobsahuje explicitní seznam literatury.